資源描述：
《fluent流--固耦合傳熱》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、一兩端帶法蘭彎管置于大空間內(nèi)，管外壁與空氣發(fā)生自然對流換熱；內(nèi)通煙氣并與管內(nèi)壁發(fā)生強制對流換熱。結(jié)構(gòu)和尺寸及其它條件如圖。計算任務(wù)為用計算流體力學(xué)/計算傳熱學(xué)軟件Fluent求解包括管內(nèi)流體和管壁固體在內(nèi)的溫度分布，其中管壁分別采用薄壁和實體壁兩種方法處理。所需的邊界條件采用對流換熱實驗關(guān)聯(lián)式計算。要求在發(fā)動機數(shù)值仿真實驗室的計算機上完成建立幾何模型、生成計算網(wǎng)格、建立計算模型、提交求解、和結(jié)果后處理等步驟，并分別撰寫計算任務(wù)的報告，計算報告用計算機打印。計算報告包括以下與計算任務(wù)相關(guān)的項目和內(nèi)容：
2、(1)傳熱過程簡要描述包括傳熱方式、流動類型等；(2)計算方案分析包括所求解的控制方程及其簡化、邊界條件及其確定方法和主要計算過程；(3)計算網(wǎng)格簡報包括網(wǎng)格劃分方案、單元拓撲、單元和節(jié)點數(shù)量、網(wǎng)格質(zhì)量等；(4)計算模型描述包括流體物性、邊界條件、湍流模型、輻射模型及近壁處理等；(5)求解過程簡報包括求解方法、離散格式、迭代過程監(jiān)控、收斂準則等；(6)計算結(jié)果及分析給出下列圖表和數(shù)據(jù)：w縱剖面和中間彎管45°方向橫剖面上的溫度、溫度梯度、速度分布圖，以及法蘭和中間彎管處的局部放大圖。w管內(nèi)壁面上的溫
3、度、熱流密度和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分布，包括三維分布和沿管長度方向上的分布。w總熱流量。w由2種數(shù)值計算方法求得管內(nèi)外煙氣和空氣之間換熱的平均傳熱系數(shù)和煙氣出口溫度，并與工程算法得到的數(shù)值對比。1、傳熱過程簡述計算任務(wù)為用計算流體力學(xué)/計算傳熱學(xué)軟件Fluent求解通有煙氣的法蘭彎管包括管內(nèi)流體和管壁固體在內(nèi)的溫度分布，其中管壁分別采用薄壁和實體壁兩種方法處理。在進行分析時要同時考慮導(dǎo)熱，對流，熱傳遞三種傳熱方式。（1）、直角彎管內(nèi)外壁間的熱傳導(dǎo)。注意：如果是按薄壁方法處理時不用考慮該項，此時管壁厚度可以忽
4、略，內(nèi)壁和外壁溫差幾乎為零。（2）、管子外壁與環(huán)境發(fā)生的自然對流換熱。由于流體浮生力與粘性力對自然對流的影響，橫管與豎管對流換熱系數(shù)略有不同的。計算公式也不一樣。同時，還有內(nèi)壁同煙氣發(fā)生的強制對流換熱。（3）、管子外壁和大空間（環(huán)境）的輻射換熱通過進氣溫度和流量，我們可以推斷出管內(nèi)煙氣為湍流流動。這在隨后的計算中可以得到證實。2、計算方案分析（1）、控制方程及簡化質(zhì)量守恒方程：它表述的是單位時間內(nèi)流體微元體中質(zhì)量的增加，等于同一時間間隔內(nèi)流入該微元體的凈質(zhì)量。對定常不可壓縮流動該方程可簡化為動量守恒
5、方程：該方程的依據(jù)是，微元體中的流體的動量對時間的變化率等于外界作用在該微元體上的各種力之和。式中、、是動量方程中的廣義源項。和前面一樣上式可以簡化為：能量守恒方程其依據(jù)四能量守恒定律：微元體中能量的增加率等于進入微元體的凈熱流量加上體力與面力對微元體所做的功。：流體導(dǎo)熱系數(shù)；：流體內(nèi)熱源：由于粘性作用，機械能轉(zhuǎn)換為熱能的部分；對本題可化為：（1）邊界條件的定義1）發(fā)生在管內(nèi)、外壁上的對流換熱屬于第三類邊界條件2）彎管兩端法蘭截面是絕熱的，屬于第二類邊界條件（熱流量為零）3）外表面的輻射換熱邊界條件
6、1）內(nèi)壁上強制對流換熱系數(shù)查閱資料[]確定700K煙氣的熱物性參數(shù)如下；；；又已知：煙氣流量，管的內(nèi)直徑由；A為流道截面積，Ｖ為煙氣流速，煙氣比熱容比，當?shù)芈曀?，則，則，當時，氣體可是為不可壓流體而雷諾數(shù)，（管內(nèi)煙氣為湍流流動）管內(nèi)湍流換熱實驗關(guān)聯(lián)式實用上使用最廣的是迪貝斯－貝爾特公式：加熱流體時，冷卻流體時。式中:定性溫度采用流體平均溫度，特征長度為管內(nèi)徑。將數(shù)據(jù)代入上式得得到強制對流換熱系數(shù)1）外壁自然流換熱系數(shù)、自然對流試驗關(guān)聯(lián)式：，，其中、、【查表】，注意：對于豎管段特征長度取管長，橫管特征
7、長度取管直徑。定性溫度采用，查表知500K時干空氣熱物性參數(shù)：、、得豎管對流換熱系數(shù)，代數(shù)數(shù)據(jù)得同理得橫管段，則c=0.48,注：橫管的C=0.48（必須知道中l(wèi)的含義，以及中l(wèi)的含義）3、網(wǎng)格簡報本模型用UG進行建模，采用GAMBIT來劃分網(wǎng)格。一般說來，網(wǎng)格越密越能保證精確的計算結(jié)果。但我們也要具體問題具體分析，針對不同模型采用不同的處理方法。在硬件配置允許的條件下，畫出合理的高質(zhì)量的網(wǎng)格。（1）網(wǎng)格劃分方案1）管體是狹長規(guī)則幾何體，優(yōu)先采用四邊形（quadrilateral）、六面體網(wǎng)格（he
8、xahedralcells），它們相比較其他類型網(wǎng)格允許較大的縱橫比。幾何體彎曲部分要給以加密，修正由彎曲造成的網(wǎng)格放大?！?）由傳熱及流動過程界定網(wǎng)格布局：首先，我們想到的是彎管的內(nèi)壁，此處煙氣和管壁發(fā)生強制對流換熱。溫度變化很大，所以需要較密的網(wǎng)格?？梢酝ㄟ^劃分邊界層網(wǎng)格的手段得到沿半徑方向成比例漸變的網(wǎng)格。如圖aa.邊界層網(wǎng)格劃分其次，考慮到流體進入拐角后流動情況復(fù)雜，也有必要對該處的網(wǎng)格加密。需要先對線來進行網(wǎng)格劃分，即由控制線上節(jié)點的數(shù)量來對拐角處體網(wǎng)格疏密
